[发明专利]可扩展的弹性浮式防波堤及其建造方法

说明书

可扩展的弹性浮式防波堤及其建造方法，包括浮体单元及锚链，锚链一端通过固定锁扣和浮体单元的底部固定连接，另一端通过锚泊配重块固定在海底，浮体单元在水平的四个方向上分别通过弹性单元与其他的浮体单元连接，形成在水面上排列的整体的浮式防波堤。浮体单元为方形扁平中空结构，沿着平面四个方向设置有扩展锁扣，扩展锁扣和弹性单元连接，弹性单元内设置多个弹簧，两端连接于固定钢片上，固定钢片和扩展锁扣连接。本发明可在不同周期、波高波浪情况下具备良好的消浪作用，结构简单，建造方便，使用适用性强，对港口工程防浪具有重要的实际意义。可发挥不隔断港内外水体交换、减小港内淤积、受水深限制小、修建迅速、维护方便的优点。

技术领域

本发明涉及一种浮式防波堤，尤其是一种可扩展的弹性浮式防波堤，属于防波堤领域。本发明还涉及这种可扩展的弹性浮式防波堤的建造方法。

背景技术

防波堤是一种重要的港口和海岸工程建筑物，主要用于防御波浪对港口水域的侵袭，为港内提供平稳、安全的停泊条件和作业水域，同时也改善了港内水工建筑物的设计条件，保护港口水工建筑物。此外，在砂质或泥质海岸，防波堤也起到减少或阻止泥沙进港的作用，对有冰冻的港口，防波堤也可减少港外流冰进入港内。防波堤的结构型式主要有斜坡式、直立式、混成式、透空式以及浮式等，其中前三种为传统的坐底式防波堤。传统的坐底式防波堤可以较好掩护港内水域且使用年限较长，然而，坐底式防波堤存在着不可避免的局限性：随着工程水深的增加和地基条件的恶化，工程造价急剧增加，且施工难度加大；掩护区域的水体循环受到限制，容易产生泥沙的沉积和港内水体污染。同时桩基透空式防波堤适应潮位变化能力差，掩护效果难以控制。

随着海岸环境保护、观光旅游和水产养殖等综合需要的发展，人们关于海岸与港口开发的观念正在发生重大的转变。为适应深水、软弱地基、引入海水交换改善港内水质环境且造价低廉的需求，港口工程结构型式将向透空式结构，消能式结构及多功能型结构等新型结构型式发展。

近年来，浮式防波堤受到了国内外港口、海岸和海洋工程界的密切关注，因为它与传统的坐底式防波堤相比具有以下优点：（1）当水深较大时，浮式防波堤大大减少了工程用量，工程造价一般相对低廉；（2）建造时不需要进行地基处理，不受地基条件的限制，降低了施工难度；（3）具有很强的水体交换功能，可防止海水污染、不影响泥沙运动和鱼类迁徙，保护了掩护区的水生物环境；（4）工程量小，施工简单迅速，易于拆迁和调整布置；（5）浮体可随潮位变化而升降，能适应大潮差海域，且美观。鉴于以上优点，浮式防波堤可作为永久性建筑物或者临时性建筑物，在以下领域具有广阔的应用前景：（1）在具有较好避风条件的天然深水港湾建造深水码头，为预防常年主导风浪的影响，可在合适的区域设置少量的浮式防波堤，以达到更佳的避风抗浪效果；（2）浮式防波堤可作为船舶临时靠泊码头；（3）浮式防波堤可掩护水产养殖、海滨浴场等水域，以取得节省投资和保持良好水质的双重效果；（4）海上工程的施工现场可用浮式防波堤来进行临时性掩护，以增加施工作业天数，缩短工期，提高效益；（5）在军事上浮式防波堤可用于掩护海上机动码头的水域，也是一种比较理想的结构型式；（6）浮式防波堤可作为海上防灾应急的防浪措施。但也有很多因素限制着浮式防波堤的应用，诸如掩护效果不如坐底式防波堤、波浪周期较长时其消浪效果较差、波浪作用下的动态响应会导致结构的疲劳损伤和较大锚泊力从而使维护要求高，且极端风暴情况下浮式防波堤结构本身的安全性难以保障。

浮式防波堤由浮体及锚泊系统组成，通过浮体与波浪的相互作用来消浪。根据浮式防波堤结构的消浪原理可将浮式防波堤分为波能反射型（例如浮箱式、浮筒式浮式防波堤）、波能损耗型（例如竹筏、废旧轮胎等浮筏式浮式防波堤）和反射—损耗混合型（例如栅栏式、浮箱栅栏式浮式防波堤）三大类。

下面对浮式防波堤结构的研究成果和发展情况进行介绍，重点对不同结构型式浮式防波堤的消浪原理、消浪性能以及结构受力情况进行分析。